Osificación y Articulaciones

Osteogénesis o Proceso de Osificación: proceso que ocurre durante el desarrollo prenatal (hasta después del nacimiento). Fenómenos similares al proceso de osificación ocurre, por ejemplo, cuando se repara una fractura.

Alrededor del 2do mes de desarrollo embrionario se establece el patrón esquelético que posteriormente se calcifica (mineraliza u osifica).

Tipos:Existen básicamente 2 tipos de osificación, una directa y otra indirecta:-La osificación directa puede ser de 2 tipos, Membranosa (o Intramembranosa) y la Periostal.-La osificación indirecta o Endocondral**Directa: directamente sobre tejido Mesenquimático fetal (tejido conectivo que esta muy irrigado, muy laxo [mucha MEC no figurada], mucho acido Hialurónico). Huesos que sufren osificación directa: Zonas de la mandíbula, mayor parte de la clavícula y, en general, los huesos planos (Bóveda craneana, costillas)**Endocondral: ocurre sobre un modelo cartilaginoso de cartílago hialino. La mayoría de los huesos sufre de este tipo de osificación.

*Independiente del mecanismo de osificación siempre es un Tejido Conectivo el que es osificado (ya sea el Mesenquimático fetal o el cartílago hialino)*

1.-Osificación Directa:-Membranosa

En Tejido Mesenquimático (Células Estrelladas, MEC rica en MEC no figurada) Células mesenquimáticas proliferan y se diferencian a Células Osteoprogenitoras (en vez de a Condrogénicas) que luego se diferencian a Osteoblastos, los cuales sintetizan matriz orgánica (Osteoide) y luego este Osteoide se mineraliza (matriz ósea).

Las zonas donde se forman las primeras Trabéculas Primitivas o Espículas se conocen como Centro de Osificación Primario.

Factores que intervienen en la transformación de células Osteoprogenitoras (osteógenas u osteogénicas) a Osteoblastos: Wnt, Hhg, FGF, TGF , Sox9.β

Las Células Mesenquimáticas poseen cierta pluripotencialidad (NO totipotencialidad), por lo que pueden diferenciarse a diferentes tipos celulares (NO cualquier tipo celular), tales como condroblastos, fibroblastos, adipocitos, células musculares, etc.

**Dependiendo de las vías que se activen, las células mesenquimáticas cambian su expresión génica y comienzan a transcribir genes y sintetizar proteínas propias de cada uno de los tipos celulares a los cuales puede transformarse**

Tejido Mesenquimático

Células Osteoprogenitoras proliferan y se diferencian a Osteoblastos, estos sintetizan Osteoide (Matriz ósea no mineralizada) y mucho colágeno I. El Osteoide comienza a mineralizarse y los Osteoblastos quedan atrapados en sus lagunas (ahora son Osteocitos).

En el centro de osificación primario las distintas Espículas se van juntando y se van formando Trabéculas más grandes, comienza la remodelación ósea, y una vez que se forman estas Trabéculas, nuevamente comienzan a condensarse células mesenquimáticas por fuera.

**Caracteristicas del Tejido Mesenquimatico: abundantes vasos sanguíneos, células mesenquimaticas, gran cantidad de MEC no figurada y muy pocas fibras**

En una Primera etapa, el centro de osificación primario será el centro del Hueso, en este caso de tipo No Laminillar Esponjoso, y en una Segunda etapa, ocurren todos los procesos anteriores nuevamente (células mesenquimáticas pasan a osteogénicas, estas a osteoblastos, etc.) y por fuera comienza a sintetizarse un Tejido Óseo Compacto. Y aún más afuera comienza a formarse el Periostio a partir del Tejido Mesenquimático.

**El tejido Mesenquimático, al ser un tejido MUY vascularizado, quedan atrapados sus vasos sanguíneos entre las Espículas o Trabéculas. Además el tejido Mesenquimático que queda en las cavidades medulares primitivas se diferenciará en Tejido Hematopoyético (Médula Ósea)**

2.-Osificación Indirecta:-Endocondral

Comienza en el segundo mes de desarrollo embrionario. En este tipo de osificación ya tenemos un modelo de Tejido

Cartilaginoso (Hialino) previo. Se requiere que este cartílago se degrade para poder formar el

Tejido Óseo. Primero Osificación

Periostal (Directa) desde el Pericondrio (Manguito Perióstico) y a partir de ahí comienza la Osificación

Endocondral.

**Acuérdense que el Cartílago es un Tejido que no posee Vasos Sanguíneos ni Nervios**

CENTRO DE OSIFICACIÓN PRIMARIO: Como ocurre durante el Desarrollo Prenatal, el individuo está

creciendo, por lo tanto los Condroblastos y Condrocitos están en activa proliferación.

Los Condrocitos que están en el centro comienzan a hipertrofiarse (aumentan de tamaño), debido a la acción de la Ihh y a que su “ambiente” ahora es más vascular (ocurre un cambio en las Presiones de Oxígeno), y cambian su expresión génica, por lo que en vez de sintetizar Colágeno I comienzan a sintetizar Colágeno X (ósea colágeno 10 ). Además comienzan a sintetizar VEGF (Factor de Crecimiento Endotelial Vascular) el cual estimula a las células del Pericondrio a atraer Vasos Sanguíneos hacia el cartílago.

**Estos Vasos traen Células Osteoprogenitoras, Hematopoyéticas y Monocitos que se diferenciaran a Macrófagos y luego a Condroblastos (que degradan el tejido cartilaginoso) **

Posteriormente la MEC se Mineraliza.

Vaso Sanguíneo ingresando al

Cartílago

Animalitos CENTRO DE OSIFICACIÓN SECUNDARIO:

Estos se forman en los extremos de los modelos Cartilaginosos (Epífisis).

El mecanismo es muy parecido al de los centros de osificación primarios, con la diferencia de que entre la Epífisis y la Diáfisis (Metáfisis) permanece una zona compuesta por Cartílago llamada Disco de Crecimiento Epifisiario (La zona de cartílago en reposo mira hacia la epífisis, mientras que la zona osteogénica es adyacente a la diáfisis) y que en la parte superior de la Epífisis se mantendrá una “cubierta” de Cartílago Hialino llamado Cartílago Articular (*No posee Pericondrio*).

**Las Primeras Espículas que se forman son Espículas Mixtas (contienen MEC mineralizada y MEC cartilaginosa [colágeno II, agrecán, condronectina, etc.]).****En un individuo adulto no hay**

Espículas Mixtas

El Disco de Crecimiento Epifisiario es el responsable del Crecimiento Longitudinal de los Huesos Largos.

Los Condrocitos que están proliferando secretan el factor de crecimiento Ihh (indian hedgehog) que induce a las células Condrogénicas u Osteogénicas que están en la parte interna del Pericondrio o Periostio (dependiendo de la etapa de osificación en que se encuentre el Hueso) a secretar una proteína

“parecida” a la parathormona llamada PTH-RP, la cual induce a las células de la zona de reposo (más cercanas a la superficie articular) a Proliferar e impide que se Hipertrofien. **Así nos aseguramos de tener un pool de células que se está multiplicando de forma constante

(así se mantiene el disco de crecimiento)**

La cantidad de divisiones son Finitas, y terminan tarde o temprano hipertrofiándose de todas formas.

**Condrocitos Hipertróficos:-Secretan Colágeno X y VEGF (Induce llegada de Vasos Sanguíneos con Céls. Osteogénicas)-Reclutan Osteoclastos (macrófagos)-Inducen diferenciación de céls. Condrogénicas en el Pericondrio hacia Osteoblastos.-Finalmente experimentan Apoptosis y Autofagia (Muerte celular controlada que no produce respuesta Inflamatoria) debido a que la Calcificación de la MEC Cartilaginosa impide la adecuada nutrición de estas**

Epífisis

**Llega un momento en que las células de la Zona Proliferativa del Disco de Crecimiento dejan de proliferar, lo cual se debe, fundamentalmente, a factores Hormonales (aumento de Estrógenos, Testosterona, etc.) cuando comienza la Pubertad. Por lo que todo el disco Epifisiario se Osifica**

El Crecimiento Longitudinal es el responsable del Crecimiento Intersticial del Hueso.

Cartílago en Reposo

Zona Proliferativa (Rapidamente)

Zona Hipertrófica

Zona de Calcificación

Zona Osteogénica

Condrocitos Hipertróficos Degradándose †

Disco de Crecimiento Epifisiario

Diáfisis

Crecimiento Longitudinal

Además existe un Crecimiento Aposicional (se Sobrepone) el cual ocurre a expensas de Células Osteoprogenitoras del Periostio, y es el responsable del Engrosamiento de los Huesos.

Crecimiento Aposicional

Tenemos Vasos Sanguíneos que están en el Periostio de un Tejido Óseo Compacto. Alrededor de estos vasos se van a

ubicar “laminillas” concéntricas.

Las laminillas van rodeando al vaso sanguíneo y forman una Osteona.

El Hueso comienza a crecer a lo ancho.

Aquí la Osteona ya se formó, con un Conducto de Havers (Unidad Estructural) en el centro.

Más Laminillas se forman desde el centro de la Osteona.El periostio del conducto se transforma en Endostio

El Vaso del Conducto de Havers continua irrigado gracias a los Conductos de Volkman, los cuales son proyecciones

perpendiculares que los nutren y comunican.

Reladlfamdlgnadgkaldgnladkngla

El Tejido Óseo es tremendamente dinámico, de modo que todos los días los individuos Remodelan sus Huesos. Sin embargo, la proporción entre la reabsorción y formación de Tejido Óseo varía a lo largo de la vida. En la vejez, por ejemplo, prima la reabsorción ósea (vital en el control de los niveles de calcio [Homeostasis])

Las células que intervienen en este proceso componen la Unidad Remodeladora Ósea (BRU) conformada por osteoclastos y osteoblastos, de modo que acoplan su actividad.

Transcripción 2010Remodelación Ósea en Hueso Compacto

Los osteoblastos son muy importantes, pues son los encargados de activar a los monocitos para que se diferencien a osteoclastos. Los monocitos poseen en su superficie un receptor de membrana para el ligando RANK, presente en los osteoblastos, de modo de la interacción célula-célula desencadena una cascada de señales que determina la diferenciación de los monocitos hacia osteoclastos, al traslocar la proteína NFkB desde el citoplasma al núcleo, donde actúa como un factor de transcripción para genes propios de los osteoclastos. BRU está sometido a la acción de Hormonas, Factores de crecimiento, citoquinas y carga mecánica, los que determinan cómo, dónde y a qué velocidad debe llevarse a cabo la remodelación ósea. Un ejemplo ocurre en las mujeres con menopausia, donde las hormonas sexuales favorecen la reabsorción de tejido óseo. La Parathormona estimula a los osteoblastos a secretar colagenada y IL-6, la que actúa estimulando la diferenciación de los osteoclastos, los que a su vez inducen la contracción de los osteoblastos, separándose del tej. óseo (inhibición de la secreción de matriz ósea). - La Calcitonina actúa directamente sobre los osteoclastos, separándolos del hueso. Muchos de los factores de crecimiento y citoquinas que intervienen en la remodelación ósea, están involucrados en procesos inflamatorios. - La respuesta a fuerzas mecánicas resulta muy importante en la remodelación ósea, pues determinan cuál debe ser la disposición que adopten las trabéculas para soportar de la mejor manera las fuerzas a las que están sometidas (Ley de Wolff), por lo que las trabéculas se forman a lo largo de líneas de tensión, generando proyecciones óseas prominentes en zonas de inserción muscular. Esta disposición varía según la edad y la actividad que el individuo realice. Existe una medida para la fuerza mecánica sobre el tej. óseo, denominada Microstrain, donde 1 microstrain corresponde a 1 micrómetro de deformación ósea por metro de hueso. - Lo normal es que la reabsorción v/s la formación de tej. óseo se encuentren en equilibrio. Si existe una alta exigencia al hueso (>2500 microstrain) prima la formación, mientras que si la fuerza mecánica es baja (< 200 microstrain) predomina la reabsorción. En el caso de que el hueso sufra una sobreexigencia (> 4000 microstrain) la formación está muy aumentada, sin embargo, la calidad del hueso formado es deficiente, pues el tej. óseo es de tipo primario, inmaduro, sin la misma resistencia que un tej. óseo secundario. Para que la remodelación se lleve a cabo, primero el tej. óseo debe detectar cambios en el entorno, para luego transducir la señal y generar una respuesta. Por ejemplo, el movimiento de fluidos a través de los canalículos puede activar receptores de membrana en los osteocitos, desencadenando un conjunto de vías de transducción de señales que generen un cambio a nivel de expresión génica, de modo que ese osteocito u osteoblasto secrete un factor de crecimiento o citoquina que induzca la formación de nuevo tej. óseo.

Mineralización:

**El grado de mineralización del tejido óseo es de un 67 %. Este NO ES el tejido más mineralizado del organismo, los tejidos dentales son aún más mineralizados.**

La base son los cristales de Hidroxiapatita (cristales de Fosfato de

Calcio) Ca10(PO4)6(OH)2

“”¿¿¿Cómo se produce el primer cristal de Hidroxiapatita???R: En realidad nadie sabe muy bien como se forma, sin embargo lo que les voy a pasar ahora es como lo “más acertado” hasta este momento””

La mineralización ocurre en 2 etapas: Iniciación o Nucleación Proliferación o Crecimiento

Iniciación o Nucleación:o Se requiere alta energíao Se requiere de una alta Concentración de Iones Fosfato y Calcioo Una Matriz que sea capaz de aceptar esos Mineraleso Sustancias “Nucleantes” (poseen cierta afinidad por los iones

Calcio y Fosfato)o Remoción o Modificación de Inhibidores

Formación de Matriz Orgánica capaz de aceptar minerales:1. Posee Colágeno I2. Proteoglucanos3. Fosfoproteínas4. Fosfolípidos5. Es un tejido Muy Irrigado6. Fosfatasa Alcalina

En las células mesenquimaticas, fibroblastos, osteoblastos de la Matriz que es capaz de aceptar los minerales expresan un

conjunto de receptores de membrana que modularían la matriz de tal manera que este podría captar los Minerales.

Los Primeros Cristales de Hidroxiapatita se ubican entre las moléculas de Tropocolágeno y entre ellas.

Sustancias nucleantes permiten el deposito de los cristales en esta zona. (Proceso de Nucleación Heterogénea).

El otro mecanismo consiste en que se forman unas Vesículas y dentro de ellas se produce un microambiente tal que promueve que se produzca la reacción química (exceso de fosfato y exceso de calcio) formación de la

sal y luego el cristal.

Estas Vesículas poseen: Fosfatasa Alcalina Calcio ATP-asa Metaloproteinasas (enzimas que degradan MEC) Proteoglicanos Fosfolípidos Aniónicos (estos son los que poseen los Grupos

Fosfatos)

Entre las moléculas de Tropocolageno se asocian las Microfibrillas de Colágeno a los Proteoglicanos (proteína central con muchas cadenas laterales de GAG’s. Excepto el Ac.

Vesículas de la Matriz

Hialurónico (el cual no forma parte de los Proteoglicanos), sontodas sulfatadas, por lo tanto, poseen una carga negativa fuerte)

“”Ya falta

poquito…vamos que no hace tanto calor hoy día así que…calladitos…

La Mineralización es siempre…. SI!-LEN!-CIO!!! (…)””

La mineralización va en 2 etapas o fases (bifásica): una de actividad y una de reposo (células sintetizan Matriz orgánica, esta se mineraliza, nuevamente sintetizan Matriz orgánica que se mineraliza, y así sucesivamente). Esto hace que se formen líneas incrementables o de crecimiento, donde existe un mayor contenido de sulfatos.

Proliferación o Crecimiento:o Crecimiento del cristalo Nucleación secundariao Agregacióno La mayoría del material orgánico es depositado por Agregación.

Articulaciones: ““Aquí estoy hablando solamente clasificación histológica. En anatomía se van a entretener con clasificaciones de tipo anatómicas, pero como yo no me entretengo en eso les voy a pasar lo que es histología nomas””

PROTEOGLICANOS

FOSFATASA ALCALINA

Nucleación de la Hidroxiapatita

FOSFOPROTEINASEJ: Osteonectina

Retira los Grupos Fosfatos que quedan libres, de forma

que estos son capaces de reaccionar con los Cristales

de Calcio.El primer cristal de HA que

se forma serviría como Nucleante para que se sigan

formando más Cristales.

Se clasifican básicamente según como se unen los huesos. Si tenemos Tejido Conectivo Denso (del común y corriente) entre

los Huesos estamos hablando de Articulaciones Fibrosas o Sindesmosis. Sin movimiento. Entre huesos cercanos.EJ: Huesos Planos del Cráneo durante el crecimiento, previa

osificación.

**Todo lo que tiene que ver con “desmos” es Tejido Conectivo de los propiamente tales (Laxo, denso, compacto, etc.)**

Articulaciones Cartilaginosas o Sincondrosis cuando el tejido que los une es Cartílago Hialino o Fibrocartílago. Sin movimiento. Conecta a los huesos.

Y las más complejas son las Articulaciones Sinoviales, las cuales tienen movimiento.

** Sinartrosis: Inmóviles. Diartrosis: Movimiento más libre. La clasificación es un poco anticuada**

Típica Articulación Fibrosa

Típica Articulación Cartilaginosa

Entre huesos planos del cráneo Entre un diente y su hueso alveolar

Articulaciones Sinoviales:

Capsula Articular Cavidad Articular Membrana Sinovial Cartílago Articular

CARTÍLAGO ARTICULAR

Cartílago Hialino sin Pericondrio.

Sus fibras de Colágeno (DE TIPO II) se disponen en “diagonal”, ya que de esta manera soportan mejor las fuerzas de compresión.

1-7 mm de Espesor La resistencia a la

compresión se debe, principalmente, a la gran hidratación que tiene el cartílago hialino.

Sínfisis Púbica

Proporciona superficie lubricada, resistente, con escasa fricción, fácilmente compresible y elástica

DISCOS INTRA-ARTICULARES

De 2 tipos: Discos y Meniscos

Discos: Son completos. Parten la articulación en 2.

Meniscos: Son incompletos. Presentan un borde interno libre.

Función: Igualar incongruencias de las superficies óseas, además de una función amortiguadora.

Son de Fibrocartílago

**En la zona donde contactan 2 superficies articulares NO hay inervación ni irrigación**

CAPSULA ARTICULAR

Manguito de tejido conectivo denso muy compacto que rodea toda la articulación.

Limita el movimiento Puede presentar Ligamentos Muy resistente a la tracción

MEMBRANA SINOVIAL

Tremendamente Irrigada Tejido conectivo laxo Tapiza toda la capsula articular por dentro. NO tapiza las

superficies articulares NO es un Epitelio, ya que no posee complejos de unión. Sin

embargo adopta una disposición epiteloidea. Hay 2 tipos: Sinoviocitos A y Sinoviocitos B

Sinoviocito A: Célula tipo macrófago Sinoviocito B: Célula tipo fibroblasto. Sintetiza MEC, Ác.

Hialurónico Forma el Liquido Sinovial (exudado sanguíneo), que es quien

nutre al Cartílago Articular.

“Que la fuerza esté con ustedes”Ignacio López

Clase por: Ulrike Kemmerling